Параметры и виды воздействия потоков на человека

В любой точке жизненного пространства с координатами х, у, z массовые, энергетические и информационные потоки могут оказы-вать воздействие Е. Это воздействие на объект (человек и др.) опреде-ляется его интенсивностью I длительностью экспозиции (тау), т. е.

Потоки энергии и информации воздействуют на человека непосредственно, поэтому их влияние оценивают величинами Iэ и Iи, а потоки веществ практически всегда воздействуют на человека через изменение концентрации этих веществ в жизненном пространстве.

В этом случае допустимое количество i-го вещества G_i;, которое можно ввести в объем V помещения из условия отсутствия в нем недопус-тимого загрязнения i-м веществом, определяют по формуле

Американский зоолог В. Шелфорд в начале ХХ в. сформулировал

закон толерантности: «Лимитирующим фактором процветания по-пуляции (организма) может быть как минимум, так и максимум эко-логического воздействия, а диапазон между ними определяет величи-ну выносливости (предел толерантности) организма к заданному фактору»

Толерантность — способность организма переносить неблаго-приятное влияние того или иного фактора среды.

В зависимости жизненного потенциала от интенсивности фактора воздействия можно выделить несколько ЗОН ИНТЕНСИВНОСТИ:

- зона оптимума (1) с точкой комфорта (точка максимума — жизнен-ного потенциала)

- зоны допустимых значений (2) фактора воздействия являются областью нормальной жизнедеятельности,

- зоны угнетения (3 –между зон 2 и 4), имеющие боль-шие отклонения фактора от оптимума и находящиеся дальше зон допустимой жизнедеятельности (2);

- зоны гибели (4), находящиеся за пределами границ зон угнетения (3) и в которых существо-вание организма невозможно.

Пре-делы толерантност и по фактору воздействия совпадают со значения-ми минимума и максимума фактора (зона жизни 5 - в пределах зон угнетения).

Пример 1. В естественных условиях на поверхности Земли темпе-ратура атмосферного воздуха изменяется от — 88 до + 60 ⁰С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморегуля-ции его организма сохраняется комфортной, близкой к 37 ⁰С. При выполнении тяжелых работ и высокой температуре окружающего воздуха температура тела может повышаться на 1...2 ⁰С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек,— 43 ⁰С, минимальная — + 24 ⁰С.

Температура воздуха в рабочих и жилых помещениях, на улицах и в природных условиях существенно влияет на состояние организма человека, изменяя его жизненный потенциал. При низких температу-рах нам холодно, при высоких — жарко. При температуре воздуха бо-лее 30 ⁰С работоспособность человека значительно падает.

У человека существует зависимость комфортных температур окружающей среды от категории тяжести выполняемых работ (легкая, средняя, тяжелая), от периода года и некоторых других параметров микроклимата. Для легкой работы - комфортная температура (зона I, рис. 1.2) летом составляет 23...25 ⁰С, зимой — 22...— 24 ⁰С; для человека, занимающегося тяже-лым физическим трудом, летом — 18...— 20 ⁰С, зимой — 6...— 18 ⁰С.

На рис. 1.2 показана зависимость жизненного потенциала человека от изменения температуры окружающего его воздуха при длительном выполнении легких работ.

Отклонения температуры среды от комфортных значений на 2...5 ⁰С (зона II) считаются допустимыми, поскольку не оказывают влияния на здоровье человека, а лишь уменьшают производитель-ность его деятельности.

Дальнейшие отклонения температуры окружающего воздуха от допустимых значений (опасная зона III) сопровождаются тяжелыми воздей-ствиями на организм человека и ухудшением его здоровья (наруше-ние дыхания, сердечной деятельности и др.).

При еще больших отклонениях температуры окружающего возду-ха от допустимых значений (зона чрезвычайной опасности IV) возможен перегрев (гипертер-мия) или переохлаждение (гипотермия) организма человека, а также получение им тепловых или холодовых травм.

Необходимо отметить, что классическая кривая Шелфорда имеет отношение только к природным факторам воздействия (например, температура окружающей среды). Факторы, полностью чуждые орга-низму, могут иметь зону комфортности вблизи нуля интенсивности и только один максимальный предел воздействия. Это хорошо иллю-стрирует процесс влияния акустических колебаний на организм че-ловека.

Пример 2. Интенсивность акустических колебаний I в атмосфер-ном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р, Вт, источ-ника звука, расстояния R от источника до объекта воздействия (чело-века) и свойств среды (воздуха), в которой эти колебания распростра-няются.

В этом случае

I = (P. A)|(π R². K), Вт/м²

где Ф — фактор на-правленности излучения звука;

К — коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях: в воздухе К = 1 при расстояниях до 50 м и при отсутствии препятствий.

Уровень звука обычно выражают в дБА и определяют по формуле

L = 10 lg I / Io, где Io = 10 ^-12, Вт/м².

Реальные уровни звука в местах возможного пребывания человека могут изменяться в весьма широких пределах от 0 до 160 дБА и сопро-вождаются широкой гаммой ответных реакций организма человека (рис. 1.3).

При уровнях звука до 20 дБА человек чувствует себя комфортно (точка 1), не реагируя негативно на наличие звуков в окружающей его среде;

уровни звука до 50 дБА (точка 2) не влияют на здоровье челове-ка, занимающегося интеллектуальной деятельностью, а у людей, свя-занных с физическим трудом, верхняя граница может быть расшире-на до 80...85дБА (точки 2'). Эти значения уровня звука (точка 2 и 2') соответствуют предельно допустимым условиям воздействия звука на человека в процессе его деятельности.

Дальнейший рост уровня звука свыше 85 дБА при длительных его экспозициях (до нескольких лет) может приводить к тугоухости, а при уровнях звука 140 дБА (точка 3) и выше возможно травмирование человека из-за разрыва барабанных перепонок или контузии.

При уровнях 160 дБА (точка 4) может наступить смерть человека.

Из рассмотренного выше следует, что, изменяя потоки в среде обитания, можно получить ряд характерных ситуаций взаимодейст-вия в системе «человек — среда обитания», а именно:

— комфортное (оптимальное), когда потоки соответствуют опти-мальным условиям взаимодействия: создают оптимальные условия деятельности и отдыха; предпосылки для проявлениянаивысшей ра-ботоспособности и, как следствие, продуктивности деятельности; га-рантируют сохранениездоровья человека и целостности компонент среды обитания;

— допустимое, когда потоки, воздействуя на человека и среду обитания, не оказывают негативного влияния на здоровье, но приво-дят к дискомфорту, снижая эффективность деятельности человека.

Соблюдение условий допустимого взаимодействия гарантирует не-возможность возникновения и развития необратимых негативных процессов у человека и в среде обитания;

— опасное, когда потоки превышают допустимые уровни и ока-зывают негативное воздействие на здоровье человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, и/или приводят к деградации природной среды;

— чрезвычайно опасное, когда потоки высоких уровней за корот-кий период времени могут привести к травме и даже ле-тальному исходу у человека, вызвать разрушения в среде обитания. Гибель орга-низма происходит при значениях фактора воздействия, лежащих вне зоны толерантности (т.е. происходит распад организма на простые системы).

Можно сформулировать аксиому о воздействии среды обитания на человека: